循环次数1万次的固态电池，距离工业化还远吗？

是对知乎上这个提问的回答

我把李教授的几篇涉及（这个1万次循环）的文章都下载看了一下，总体感觉是：学术&理论水平扎实，但是这个技术本身离实用还有些遥远，近年内对工业化的影响可能有限。

学术上的价值

这几天学习了李老师的文章，在学术方面工作很细，包括了不同硫化物体系的稳定电位，应力状态的影响，并提出了观点：1）应力状态等会在动力学上影响热力学上可能不稳定的材料，使之也达到稳定状态；2）还可以巧妙的使用一些材料的分解性质反而形成一个修复功能，使锂枝晶被抑制，即文章报道的“膨胀螺丝/锚定效果”；3）考虑到不同配方的硫化物稳定性/特性不同，使用三明治结构（中间和在外面接触正负极的材料不一样）来充分利用大家的优点，实现良好的界面稳定性+长循环。

这些研究都很有意义，对于我们寻找对于固态电池的界面解决方案，实现抑制锂枝晶的目标来说都有很好的参考意义，对于未来在固态电池技术领域达成突破有着重要指导价值。

摘自Adynamic stability design strategy for lithium metal solid state batteries

李老师的理论模型，高通量筛选，不同材料的稳定性等工作都做的很细，这是我们搞学术，搞理论时一定要学习的。

摘自Solid–electrolyte-interphasedesign in constrained ensemble for solid-state batteries

工业化上的挑战

当然了，相信这里既然有提问关注，大家的期望肯定不只是看这么酷炫的技术发发文章，实用化才是真正的期待。尤其是考虑到像电动汽车和储能这样的市场，未来体量如此巨大，如果能把这样有潜力的固态电池技术用上，应该会是不小的突破的。

个人看了一下，想要近期内工业化感觉还是挑战大了些，具体问题如下：

目前的工作还是在小电池上做的，实验条件都太过理想，比如：

循环温度基本都是55度太高——一般电池都在室温下做，且要关心低温性能。要知道固态体系本身内阻大的问题就突出些，温度高了当然数据好看，你得向常温去努力呀——所以你常温性能如何？

电解质太厚——我看一篇里用的是三明治结构是120um+400um+240um厚的电解质，要知道现在传统电池里的用的都是什么7um/9um左右的厚度，加上涂层也就再来几个um，你如果还不能把电解质做薄，这样必然意味着做出的电池的大量体积和质量都被昂贵且不能实质贡献容量的电解质占据了，这样的数据离工业化就还有点远。注意：这其实是针对整个固态体系的一个统一问题。

涂布LOADING低——2mg/cm2，量产的化不能涂的这么薄，对于三元材料的得十左右吧——所以如果你涂的厚一些，是不是还能像之前一样达到万圈的循环呢？

数据不基于全电池——以及目前报出来的不少数据都是正极材料等级，而不是全电池等级，所以这些400+Wh/kg的数据是无法拿去跟别家电芯性能去对比的。

所以如果把这个体系真按工业化的电芯的需求做大后，你是不是还能有20000+的循环呢？这就要看下一步的努力了。像其它的制备过程中的压力需求，服役力学环境，电解质的稳定性等其实都是很有意思的话题，都在技术上值得探讨，在这里就不一一展开讨论了。

摘自ATwo-Parameter Space to Tune Solid Electrolytes for Lithium DendriteConstriction

所以总的来说，这些工作都是很漂亮的（学术上），但是如果想要工业化，以上几点都是最起码的绝对绕不开。不过话说回来，学术文章探索学术意义都是首要任务，在这里刘博只是想告诉大家，工业化要考虑的因素是啥。

最后，针对新电池技术实用化，再多说几句

其实关于新技术的科普，总体来说都是好的，对于很多不了解一个行业的人，可以带大家入门，体会更大的世界。

不过我觉得，知乎上的问题，回答不应该只限于一个基本科普入门，深钻讨论应该是必须的。因此在这里我想说两句更深的（比如固态电池的一般优点缺点网上一搜一大片，需要的朋友可以自己去搜，就不用在这里看基本科普了）。

1） 必须把电池做大，没个几Ah以上，就都是实验室里面准备做到几Ah的状态，工业化还早（你要是只做薄膜电池消费这种领域我不管，只要还要做车做储能就必须往大了做没商量）

2） 被动的/所有的质量老实算入，电池整体当一个器件拉出来溜才是试金石。如本文说的，不能只说材料级的能量密度，电解质太厚了（全是被动的部分），还有封装，锂过量等都要考虑。

3） 把2里的所有东西都算入了，记得算一下成本，从BOM-第一性原理考虑一下它未来能有多便宜。

4） 重视内阻——功率——能效——循环——界面这一条线上的性能（基于大电池不是小电池）

5） 几万圈循环数据是很好，但是很多材料本征性能单测/小电池偏理想条件下表征当然容易出好数据。要不然为什么你做一个磷酸铁锂的真电芯，循环不行的也大有人在呢？一个电芯器件的性能想发挥出来，要考虑的因素非常多的。解决真实器件的循环性能，哪怕稳定搞到个什么3000-5000次，都会非常好用。

以及还是安利一下这篇文章《技术| 为下一代实用电池技术从学术走向产业化架起桥梁》

最后，希望电池-储能技术早日迎来工业化领域的更大突破，带动能源革命不断向前。

大家一起加油。